遼寧省翁泉溝鐵硼礦地球化學找礦模型初探

溫德娟，滕壽仁

（遼寧省地質礦產調查院，遼寧 沈陽 110031）

遼寧省翁泉溝鐵硼礦地球化學找礦模型初探

溫德娟，滕壽仁

（遼寧省地質礦產調查院，遼寧 沈陽 110031）

通過對翁泉溝鐵硼礦地質礦產特征及所處區域、礦區地球化學特征所作的分析及總結，初步建成了翁泉溝海相火山沉積變質型鐵硼礦的地質-地球化學找礦模型：古元古界遼河群里爾峪組為層位穩定且變質程度較高的含硼建造，巖漿活動強烈且構造形跡比較復雜；翁泉溝鐵硼礦及其相似地質背景發育區主要出現B、MgO、Fe2O3的異常組合，各個單元素高值區內的濃集中心顯著，但各異常元素間的組分分帶性不明顯；在礦床周邊地區B和Fe2O3異常以較好套合的組合出現作為本區尋找該類礦床的地球化學異常找礦標志，相對而言B和MgO伴生出現的情況相對要少.礦床地質-地球化學找礦模型的建立，可以為尋找同類型礦床而開展的預測遠景區圈定、找礦靶區挑選、資源量估算等工作提供依據.

翁泉溝鐵硼礦；海相火山沉積變質型；地球化學特征；找礦模型；遼寧省

0 前言

為進一步摸清全國重要礦產資源“家底”，中國地質調查局下達了“全國礦產資源潛力評價”項目，并于2007～2013年在全國范圍內以省為單位全面展開.在現有工作程度基礎上，充分利用地質、物探、化探、遙感和礦產勘查等綜合成礦信息，全面總結各省基礎地質調查和礦產勘查工作成果和資料，并應用現代礦產資源預測評價的理論方法和GIS評價技術，開展鐵、銅、鋁、鉛、鋅、鉬、錳、鎳、鎢、錫、金、鉻、銻、稀土、銀、硼、菱鎂礦、重晶石等礦種的資源潛力預測評價工作，估算本省有關礦產資源潛力及其空間分布，為研究制定國家礦產資源戰略與國民經濟中長期規劃提供科學依據，為今后開展礦產勘查的規劃部署研究奠定扎實的信息基礎.

遼寧省礦產資源潛力評價化探資料應用研究課題是遼寧省礦產資源潛力評價項目的一個子課題.該課題對省內典型礦床、預測工作區、成礦區帶等進行了系統的地球化學研究，為本文開展的研究工作積累了大量第一手資料并奠定了堅實的基礎.

翁泉溝鐵硼礦為遼寧省較有代表性的海相火山沉積變質型鐵硼礦床，處于Ⅲ-56-②營口-長白（次級隆起，Pt1裂谷）Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-B-菱鎂礦成礦區帶內.在總結、提取基礎地質礦產特征（包括有利地層、構造、礦物組合、圍巖蝕變、控礦因素等）、地球化學特征（異常元素組合、分帶、剝蝕程度等）基礎上，建立該典型礦床地質-地球化學找礦模型，是在該成礦區帶中進一步開展鉬礦預測遠景區圈定、找礦靶區挑選、資源量估算等工作的重要依據.

1 翁泉溝鐵硼礦地質礦產特征

翁泉溝鐵硼礦床屬于華北陸塊區膠東古陸塊膠遼古裂谷的裂谷盆地相，為海相火山沉積變質型翁泉溝式鐵硼礦床.

1.1 礦區主要地層

翁泉溝鐵硼典型礦床礦區主要出露古元古界遼河群里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組地層，其中里爾峪巖組層位穩定，變質程度較高，以普遍含硼為特點，所以稱為含硼建造.

1.1.1 里爾峪組

該組共分為兩個巖段，即上部淺粒巖段和下部變粒巖段.

變粒巖段分布于礦區東部和北部，呈弧形展布，區內的鐵硼礦體即賦存于其中.自下而上分別為：

①黑云變粒巖，為礦體的底板巖層，其中夾有多層透輝（角閃）變粒巖、電氣變粒巖、電氣透輝變粒巖、電氣透輝巖和磁鐵淺粒巖.

②白云石大理巖-鈣鎂硅酸鹽巖，主要由鈣鎂、鐵鎂硅酸鹽巖及富鎂碳酸鹽巖組成，以含有鐵硼礦伴生放射性元素及稀土元素為顯著特點.巖石類型有蛇紋巖、金云母蛇紋巖、蛇紋石化大理巖、金云透閃巖、白云石大理巖，其中夾有黑云角閃變粒巖、透輝變粒巖、電氣透輝巖.鐵硼礦主要產于蛇紋巖、金云母蛇紋巖中，部分產于蛇紋石化大理巖中.放射性元素與鐵硼礦伴生.含礦層中局部見有石膏礦小夾層.

③角閃透輝變粒巖，為主礦體頂板巖層，其中夾有多個薄層鈉長淺粒巖、角閃（黑云）變粒巖，局部夾有電氣變粒巖、角閃巖、黑云母巖等小透鏡夾層.

淺粒巖段分布于礦區中部，巖性比較單一，主要巖石類型為鈉長淺粒巖及部分微斜淺粒巖，其中夾角閃透輝變粒巖、電氣變粒巖.該層下部還夾有金紅石淺粒巖.

1.1.2 高家峪組

礦區內只出露高家峪組一段（Pt1Lg1）地層.出露于礦區中部，平面上呈一不規則的長軸東西向的橢圓形.出露厚度96～175 m.

巖石組合為黑云透輝變粒巖、黑云透輝巖夾角閃變粒巖及透閃巖.該段下部黑云透輝變粒巖中含磷灰石，局部可達5%.

1.2 構造

翁泉溝礦區由于受多期變質變形構造運動的影響，構造形跡比較復雜.

1.2.1 褶皺構造

區域褶皺構造主要為東西向褶皺構造.以翁泉溝復背斜、教家屯-北艾家堡子背斜、南艾家堡子背斜、朱家堡子-蔡家堡背斜為代表.

翁泉溝典型礦床礦區內褶皺構造主要為翁泉溝向斜，是區域上翁泉溝復背斜的一部分，為一個南翼緩，北翼陡，東端仰起的向斜.褶皺軸向近東西，長約4.5 km.向斜西端被大荒溝斷裂帶破壞，成為馬蹄形.核部地層為里爾峪組二段，兩翼為里爾峪組一段地層.該向斜控制了本區鐵硼礦體的分布.

1.2.2 斷裂構造

區內大部分斷裂構造都發生在鐵硼礦形成之后，故對礦體都有一定破壞作用.

1.3 巖漿巖

翁泉溝鐵硼典型礦床礦區出露巖漿巖主要為條痕狀花崗巖（條痕狀混合巖）及安山巖、輝綠玢巖、流紋巖、偉晶巖、花崗斑巖、石英正長斑巖、閃長巖、輝石閃長巖、煌斑巖、石英脈等脈巖.

條痕狀花崗巖，巖石片麻理明顯，分布于含硼巖系的底部，由于其年代久遠，與遼河群地層同時發生了變質和變形，使其片麻理與地層產狀基本一致.該花崗巖體主要出露于翁泉溝復背斜的核部，多與里爾峪組接觸，與含硼巖系相互位置關系密切，有時也與高家峪組、大石橋組直接接觸.該巖體雖然與含硼巖系位置關系密切，我們認為以其為直接產物的構造巖漿活動，為含硼巖系變質作用提供了熱動力，巖漿熱液和變質熱液又為硼礦的局部進一步富集提供了介質.

另外，區內還有年代較新的巖漿巖大面積分布于本區南部，以酸性花崗巖為主，中酸性花崗閃長巖次之，此外還有安山巖、輝綠玢巖、流紋巖、偉晶巖、花崗斑巖、石英正長斑巖、閃長巖、輝石閃長巖、煌斑巖、石英脈等脈巖穿切在地層中.這些巖脈充填于成礦后斷裂構造中，與鐵硼礦無成因聯系，有的破壞鐵硼礦體.

1.4 礦床地質特征

翁泉溝鐵硼礦體賦存于翁泉溝向斜構造中，翁泉溝礦段是翁泉溝向斜的南翼東段，也是翁泉溝硼鐵典型礦床重點研究的礦段.它是翁泉溝硼鐵礦區的主礦體，規模較大，呈層狀、似層狀產出.礦體地表呈東西走向展布，沿走向、傾向厚度變化較大，礦體傾向340～350°，傾角70～80°.此段礦體為本區陡傾斜的礦體，長約700 m，最大厚度156 m，平均厚度約45 m.賦存于-50～+494 m標高之間.TFe平均品位31.22%，B2O3平均品位7.83%.

1.5 礦石礦物組合及結構構造

翁泉溝典型礦床礦石礦物成分比較簡單.主要礦石礦物有：金屬氧化物中的磁鐵礦，硼酸鹽類礦物中的硼鎂鐵礦、纖維硼鎂石、板狀硼鎂石和遂安石.脈石礦物主要有蛇紋石、金云母和斜硅鎂石，伴生少量或微量的黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦等硫化礦物.

翁泉溝典型礦床礦石化學成分主要為TFe和B2O3，其含量占礦石總化學成分的45.9%，其他組分有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等.礦區內保有礦體中TFe平均品位31.18%，B1＋B2+B3品級礦體B2O3平均品位為7.84%.其中B1品級礦體B2O3平均品位為11.94%，B2品級礦體B2O3平均品位為7.55%，B3品級礦體B2O3平均品位為3.98%.

礦石結構可分為變晶結構和交代結構兩大類.

礦石構造包括條帶狀、塊狀、斑雜狀、皺紋狀和網脈狀5種，其中以條帶狀構造為主.

1.6 礦體與圍巖關系

本區硼鐵礦體賦存于里爾峪組下部變粒巖段之中.礦體呈層狀—扁豆狀產出.礦體因受斷層切割，造成重復和拉開.重復者，礦體突然加厚，重復出現；拉開者，造成無礦窗（業家溝礦段）.從而使礦體形態變得較復雜.

礦體與圍巖呈整合接觸關系，并有金云透閃巖過渡層，層厚0.2 m至數十米.礦體中夾有數層黑云角閃變粒巖、蛇紋巖、金云透閃巖、大理巖、電氣透輝巖等薄層扁豆體.層厚不等，一般在0.5～25 m，延長幾米至數百米.礦體與蘊礦巖層厚度之間關系極為密切.沿走向、傾向，二者普遍具有正相關關系.

翁泉溝鐵硼礦床中，鐵、硼礦緊密共生，形成統一礦體.礦石中TFe和B2O3兩種組分密切共生，有時呈正相關關系，有時則不同.根據原勘探報告的統計結果，二者的共生與礦石類型密切相關，礦石類型不同，共生情況也明顯不同.

1.7 成礦模式

翁泉溝鐵硼礦成礦作用大致過程如下.

成礦物質噴出和物理化學分選階段：元古宙早期，太古宙克拉通發生斷陷，形成封閉—半封閉裂谷盆地.沿裂陷軸發育中基性海底火山，形成凝灰質沉積，海水酸化溶解鐵質、鈣鎂質，硼元素以H3BO3或B（OH）4-形式存在于溫熱海水中.斷裂深達地幔時（翁泉溝）鐵質成分就會相當豐富.

鐵質－硼質－鎂質同沉積成礦階段：在海底火山噴發的間歇期，海水降溫、pH值升高、氣候干燥等因素使鐵－鎂－硼等發生同構造化學沉積——沉積成礦.隨后的海底火山再次噴發，沉積形成了硼鐵礦層的頂板位置及其上面凝灰質的遼河群里爾峪巖組一段上層變粒巖和二段淺粒巖夾變粒巖段等上覆巖層.

鐵硼礦富集變質成礦階段：古元古代末期，隨著結晶基底沿裂谷的古火山口一線活化—塑性底辟上侵，硼鐵礦層同整個遼河群一道經受了角閃-綠片巖相變形變質作用，形成穹隆狀短軸構造.原始鐵硼礦物變質為硼鎂鐵、硼鎂石、磁鐵礦等，并活化遷移到構造虛脫部位.遼吉裂谷閉合隆升后，接受風化剝蝕、構造改造（圖1）.

2 翁泉溝鐵硼礦地球化學特征

2.1 區域地球化學

翁泉溝鐵硼礦處于遼東翁泉溝式火山沉積變質型硼鐵礦預測工作區內.翁泉溝鐵硼礦及其相似地質背景發育區主要出現B、MgO、Fe2O3的異常組合，各個單元素高值區內的濃集中心顯著，但各異常元素間的組分分帶性不明顯，而且在翁泉溝鐵硼礦床周邊地區B和Fe2O3的異常在空間分布上組合出現機率較高，相對而言B和MgO伴生出現的情況相對要少.

圖1 翁泉溝鐵硼礦成礦模式圖Fig.1Metallogenic model for the Wengquangou iron-boron deposit

2.2 礦區地球化學

從翁泉溝鐵硼礦區土壤取樣結果圈定的B、MgO和Fe2O3異常圖（圖2）中可以看到，礦床及其周邊主要出現B、Fe2O3和MgO異常組合，但由于鐵硼礦的伴生產出，B和Fe2O3異常往往以套合較好的組合形式出現，而B與MgO異常的套合程度相對較弱.

2.3 地球化學找礦模式

翁泉溝鐵硼礦的地質-地球化學綜合找礦模式如表1.

從翁泉溝鐵硼礦區利用土壤取樣結果圈定的B、MgO和Fe2O3異常圖（圖2）中可以看到，礦床及其周邊主要出現B、Fe2O3和MgO異常組合，但由于鐵硼礦的伴生產出，B和Fe2O3異常往往以套合較好的組合形式出現，而B與MgO異常的套合程度相對要弱.所以把B和Fe2O3異常以較好套合的組合出現作為本區尋找該類礦床的地球化學異常找礦標志.

表1 遼寧省翁泉溝鐵硼礦地質-地球化學綜合找礦模式Table 1Geological-geochemical prospecting model for Wengquangou iron-boron deposit

3 結論

圖2 翁泉溝鐵硼礦區地球化學異常圖Fig.2Geochemical prospecting model of Wengquangou iron-boron deposit

在對典型礦床進行地質背景、礦區成礦條件直至礦石礦物組成、成礦物質來源、成礦機理等系統研究基礎上，進一步開展其所處區域的地球化學特征剖析，最終建成了地質-地球化學找礦模型.通過對典型礦床綜合研究，有效提取地球化學信息，建立相應成礦類型地球化學找礦模型，可以對預測區的進一步圈定及研究起到以點帶面的作用.遵循相似地質條件和相似地球化學異常特征有可能找到類似礦床的經驗規律，通過模型類比可優選出與已建立找礦模型地質及地球化學條件相近的具有找礦前景的異常及找礦靶區，為綜合地質找礦工作提供有效的地球化學找礦信息.

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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE GEOCHEMICAL PROSPECTING MODEL FOR THE WENGQUANGOU IRON-BORON DEPOSIT IN LIAONING PROVINCE

WEN De-juan,TENG Shou-ren
（Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources Exploration,Shenyang 110031,China）

With analysis and sum-up of the regional geology,geochemistry and mineral resources of the Wengquangou ironboron deposit in Liaoning province,the geological-geochemical prospecting model for the marine volcanic-sedimentary metamorphic type of deposit is preliminarily established as follows:The Lieryu Formation,Liaohe Group of Paleoproterozoic Erathem is the boron-bearing formation with a stable horizon,high metamorphic degree,intensive magmatic activities and complicated structures.The anomaly assemblage of B,MgO and Fe2O3appears in the orefield and areas with similar geological background.Each element has significant concentration centers in the high-value areas,but the zonation between difference elements is not so clear.The anomalies of B and Fe2O3around the deposit are well coincided,which is the geochemical prospecting indicator in the area.However,the association of B and MgO is relatively unfamiliar.The establishment of the geological-geochemical prospecting model provides an important basis for the delineation of prospective areas,choiceoftargetsandestimationofresourcesofthedepositsofthesametype.

Wengquangouiron-borondeposit;marinevolcanic-sedimentarymetamorphictype;geochemicalcharacteristics; metallogenicmodel;LiaoningProvince

1671-1947（2014）03-0256-05

P618.31

A

20143－02－25；

2013-04-10.編輯：張哲．

國土資源部地質大調查項目“全國礦產資源潛力評價”（1212011121004）資助.

溫德娟（1980—），女，碩士，工程師，主要從事地質與礦產普查工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區寧山中路42號，E-mail//wendejuan@126.com